微机控制技术（共10篇）
微机控制技术 篇1
1 引言
《微型计算机控制技术》是工业自动化专业的一门专业课, 是理论性与实践性都很强的一门学科。近年来, 电子技术日新月异, 特别是进入新世纪, 工业生产对未来人才提出了更高的要求, 需要越来越多跨专业知识的复合型人才。这就要求学校, 特别是高校要培养基础扎实, 知识面宽, 能力强, 素质高, 创造性好的人才以满足社会需要。为此, 传统的教学必须跟上时代步伐, 作为教师, 有必要一方面钻研教材, 一方面结合生产实际, 积极拓宽教学内容, 理论联系实际, 另一方面充分调动学生学习积极性、主动性, 使学生肯学爱学。本文是几年来“微型计算机控制技术”课程教学中的一些体会, 进行探讨。
2 教师的“导游”角色
当前, 在教师中以自我为中心、以课程为主、采用“满堂灌”进行教学的仍然大有人在, 这样的教学导致学生被动地接受知识, 抹杀了学生学习的自主性和创造性。教学过程很容易造成照本宣科, 课堂死气沉沉, 学生厌学, 开小差, 甚至课堂纪律差, 老师台上讲得满头大汗, 学生听起来如同嚼蜡。教师应该是一个课堂上“导游”, 带领学生在知识的“风景区”中旅游, 教师要让学生喜欢景色, 告诉学生这些景色的奥妙。
既然教师是“导游”, 那么参观“风景”者就是学生了, 教学应该以学生为中心, 强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识的主动建构。教师在教学生作为带路者、提问者、协助者和鼓励者的作用, 以学生为中心, 积极利用多种教学方法, 充分调动学生的主动性、积极性, 让学生敢于解决问题, 能够解决问题, 通过课堂紧张有趣的脑力劳动, 获得所期望的劳动成果, 通过师生和谐互动, 不着痕迹地完成教学目标。
教育学中“建构主义”的核心内容, 要求学生的知识不是靠教师的灌输被动接受的, 而是在教师的指导下, 由学生主动建构起来的, 在整个教学过程中, 教师既要站在知识的高点进行“导游”, 也要站在平等的地位提出“挑战”问题, 还要要站在服务的位置, 为学生解惑。教师起的作用毫无疑问, 担任的角色是比传统教学中的作用更加重要, 这无疑对新形势下教师的教学提出了更严峻的挑战。教师应当从传统的灌输方式转变为引导、推动, 鼓励, 协助。
3 做好课件
课件是形式和内容结合的产物。现代学生
[文献标识码]A[文章编号]
化教学手段, 一般都采用课件, 即能减少教师无谓的体力劳动, 同时又美观大方, 不仅可以大大地增大了课堂容量, 还能提高教学效果。利用多媒体教学具有生动形象、形式新颖、趣味性强、内容丰富等特点, 对于激发学生的学习兴趣、启发学生思维能力、简化教学过程、提高教学效率和质量具有重要的作用。课件的制作软件很多, 如Power Point, Author Ware, 方正奥思, 课件大师, 广州凯迪, Dirctor与Flash, 几何画板与数理平台等。课件制作既要考虑内容, 又要考虑形式。只讲内容, 惹人生厌;只讲形式, 不知所云。孔子说:“志有之, 言以足志, 文以足言”, 就是这个道理。比如在讲A/D转换时, 可以把模拟信号变为数字信号送到CPU的过程动态的展现出来, 整个过程因采用直接, 单缓冲, 双缓冲方式不同而不同, 使学生对A/D转换过程有直观了认识, 远胜于枯燥的叙述。
4 理论联系实际
微型计算机控制技术是实践性很强的学科。让学生动手动脑, 不仅能加深学生对理论知识的理解, 而且能使教师把握学生对所学知识的掌握情况, 还能及时发现和解决学习中出现的问题, 提高学生学习兴趣。学校要在教学中要保证实训课与理论课有合适的比例, 教师要在实训课中提高效率, 所以实训课既要有培养动手的一般目的, 也要有针对性。课前对实训课做出明确安排, 明确每次实习的目的、任务、内容与要求等, 做到有的放矢, 有效解决问题。课后学生写实验报告。
其次在理论课课堂上, 一方面要让学生掌握理论知识, 另一方面要让学生从中学会分析问题和解决问题的方法, 提高学生独立获取知识的能力和创造力。教师即是一个引导学生进入知识殿堂的导游, 又是知识的传播者, 如何“破门而入”要靠学生自己, 也于教师的教学手段有关。理论联系实际, 即要把课本和生产实际相结合, 又要把学生知识掌握和教学目的联系起来。授之与鱼, 不若受之与渔, 渔, 是能力, 必须有一定的联系才能获得。在课堂中要求学生要特别留心每个章节和问题引出的思路, 也就是“指导思想”以及解决问题的各种方法。比如在讲8 2 5 5和8253, 都有2根地址线, 都有4个地址, 分别有什么用, 怎么用, 让学生自己思考, 从而总结出一般芯片的学习方法。这样学生能够举一反三, 学生学得活, 提高了学生的学习能力。再次, 在教学过程中, 教师还需要了解学生, 教师要根据课堂内容设计不同的教学方法, 有取有舍, 要时刻根据学生的反映, 把握节奏, 用提问, 讨论等方法, 帮助学生去跨越瓶颈, 引导学生扩展视野, 举一反三, 激发学生的求知欲。最后, 教师要跟踪当前生产前沿, 为理论联系实际做好物质准备。
5 重点突出, 课堂留有余地
面面俱到是很多教师的习惯, 结果造成平均用力, 难点不能突破, 重点也不能突出, 教学效果不好。教师讲课要注意“精讲”, 留下一定的时间多练习。这就要求在内容上围绕当前和将来的使用精心选择, 坚决舍弃那些现在用不到、将来也用不着的内容, 突出“技术应用性”, 不过分强调学科的“完整性”。课堂不能挤得太紧, 否则看起来兢兢业业, 一丝不苟, 实际上是满堂灌, 这就成了“以教师为中心”了。课堂上要留有余地, “微型计算机控制技术”难度大, 一些章节理论型强, 理解困难, 尤其该如此, 要给学生留有思考提问的时间, 满堂灌造成猴子掰包谷, 学生难以跟上, 虽然辛苦, 所获却少。只有这样才是“以学生为中心”的教学理念。
6 结语
综上所述, 通过对“微型计算机控制技术”授课方式的一些改进, 对促进学掌握理论知识, 对于培养学生动手能力, 和激发学生学习兴趣有重要作用, 对于培养提出问题, 解决问题, 敢于迎接挑战也有重要意义。当然, 微型计算机控制技术教学是一门复杂的艺术, 其对象复杂, 内容复杂, 这里的探讨只是一点肤浅的看法。作为新世纪的高高校教师, 还需继续在教学改革中潜心研教学内容, 教学规律和教学对象结构, 为培养符合时代需要的人才贡献力量。
摘要：科学和技术发展, 有力地推动了不同学科的交叉和渗透, 从而在工业自动化领域引起技术革命。微型计算机控制技术正是在这个潮流中诞生, 它是一门理论和实际紧密结合的学科, 教师必须以学生为中心, 采用更丰富的教学手段, 提高教学效率和教学质量, 充分调动学生学习主动性, 使更多学生可以学到丰富的知识。
关键词：微机控制技术,教学,教师,学生
参考文献
[1]杨天怡, 黄勤.微型计算机控制技术[M].重庆大学出版社, 1996.
[2]潘新民, 王燕芳.微型计算机控制技术[M].电子工业出版社, 2006.
[3]谢剑英.微型计算机控制技术[M].国防工业出版社, 1991.
微机控制技术 篇2
【关键词】中职;微机;现状;改革
鉴于职业学校的培养目标，必须以就业为导向，以培养学生技能为中心，那么，什么样的教学方法更适合中职学校微机控制技术课堂教学呢？这就要求我们去深入分析中职学生的学情、教材特点、课程知识结构特点等，做到量体裁衣，因材施教，这样才能充分地激发出学生学习的浓厚兴趣，引导学生自主的学，轻松的学，变“要我学”为“我要学”，这就要求我们必须大胆改革现有的传统教学观念、教学模式和陈旧的课堂教学方法。
1.中职微机控制教学的现状
1.1 学生基础差，学习兴趣低
微机控制的学习对学生的基础课程的要求比较高，而中等职业学校的学生的文化基础恰恰比较薄弱，学生的学习缺乏主动性，对学习的兴趣不高。
1.2 教学手段单一，师生间的互动不够
传统的教学方法，教师一支粉笔、一块黑板、一本教材、一个演员，自始至终唱独角戏，包打天下。结果一堂课下来，教师上课讲得头头是道，喉干舌苦;学生听得云里雾里，一无所知。学生就会形成隋性，不积极思考，被动接受，缺乏创新能力和主动学习能力。
2.中职微机控制教学的改革探索
2.1 教师角色的改革
由控制者转变为帮促者：教师为学生创设和提供丰富的环境、经验和活动，为学生的协作性学习、问题求解活动、真实的任务学习、知识共享和责任共担等方面提供各种机会。在这一过程中，教师参与协商，激励、监控讨论和专题学习的进展，而不是控制。
由灌输者转变为指导者：作为指导者，教师在必要时应通过示范、解释、提供选择等方式，以帮助学生建构意义。根据学生的需求予以支持，帮助学生将新信息与先前的知识联系起来，改进学生的学习策略，发展学会学习的能力。
由教书匠转变为研究者：中等职业学校教师应超越教书匠的角色，做研究型的教师，提高专业化水平，实现自我价值。
由知识传授者转变为课程开发者：教师运用信息技术手段，开发课堂教学目标、内容、结构、资源和作业。与其他教师通力协作，改变传统课程中的部分内容和方法，或开发新课程，如校本课程。
合作学习者和合作研究者：在一个终身学习的社会，教师要不断地学习新知识和新技能，做一个终身的学习者，善于与其他教师协作，敢于探究自身专业之外的领域，提升专业水平。还应善于和学生共同参与研究活动，探索新知。
2.2 学生角色的改革
由被控制者转变为学习的管理者：学生能有效地计划、监控、调节和反思自己的学习进程与结果，有效地管理自己的学习时间、学习环境、情绪意志、努力程度和寻求他人的支持，有高度的主人翁感。
由被动接受者转变为主动探究者：有充裕的机会探索观点和形成研究。通过与自然界、材料、技术和其他人的互动，学生探究概念、概念之间的相互联系以及运用相关的技能。
认知学徒：在教师的指导下学习相关观点和技能，模拟专业人员的角色，如从事真实的研究。当学生模拟现实世界中实践者的思维过程时，他们需要进行相应的观察、应用和思维提炼，这时学生成了认知学徒。
2.3 教学方法的改革
微机控制教学要注重培养学生的实践能力、创新能力，因此教师必须要创新教学方法，采用多种教学手段，以达到良好的教学效果。我认为主要从以下两个方面做起：
一方面借助现代多媒体教室或实验教学机房采用动态教学方式。对于微机类的应用性课程，集中授课和上机指导是两个主要的教学环节。微机应用基础属于应用性课程，一个概念、一条命令都是通过相应的操作来表达，同时，由于中职生的微机知识起点比较低，静态图文较难抽象、连贯理解。因此，借助现代多媒体教室或实验教学机房实施教学，符合微机应用课程特点，是一种动态的教学方式，它容易实现手把手教学方式，具有直观、同步、集中和互动特性，达到讲演统一，演练统一，特别适合应用操作类课程教学，让教师在发挥主导作用的同时，充分发挥学生的主体作用，这是传统教学无法比拟的。
另一方面改进考试方式和考核手段，建立“考证促学”激励机制。当前，一些教师在微机应用基础课的考试工作中存在一些不足，主要有：（1）考试的形式单纯采用笔试或机试。（2）老师命题的质量不高。（3）忽视考虑考证与期末考试双轨合一的做法。以上问题容易造成检测学生的知识水平和操作能力片面不科学、不权威;或考试作为教学指挥棒对学生作用不明显。因此，我们应根据微机应用基礎课的性质、教学计划和培养要求，合理制定考试方式和考核手段。如果老师自己命题，为了既能检测学生掌握计算机基础理论知识的程度，又能检测学生上机操作的能力，应该采用“笔试+上机”形式，并要求笔试为辅、机试为主。另外，教师可考虑将危机应用基础课的考核与全国计算机等级考试或职业技能鉴定等级考试统一起来，要求学生期末学完后统一参加考证，并以考证成绩作为学生本科目的期末成绩。这种“双轨合一、考证促学”的做法既体现了学技能、重技能的教学特色，同时也让学生在学习过程中始终有一个明确的目标——考证，使学生更加自觉认真地去学、去练，既增强了学习动力，又提升了学生就业的竞争力。
3.结束语
作为中等职业教育的一线教师，我们要根据中职学校的学生情况及教学情况进行不断总结，及时发现问题，特别是在当前信息化趋势下，必需更新教学方法、创新教学模式、改变教学理念，让学生变被动学习为主动学习，变“要我学”为“我要学”，坚持以学生为主体，以教师为主导，真正让学生愿意学，学得好，学得轻松愉快，以适应社会需要来培养合格职业人才。
参考文献
[1]姚小岗.中职计算机教育的现状分析与对策探讨[J].职教研究，2006（4）.
[2]邵鹏飞，王香菊.中等职业学校计算机专业课程改革初探[J].职教通讯，2006（11）.
微机控制系统接地技术的研究 篇3
1对地线中的干扰分析
在微机控制系统中,接地电位的变化是产生干扰的最大原因,一般分为地阻抗干扰以及地环路干扰两种。
(1)地线中的地阻抗干扰。地阻抗干扰是指各线电流流过一个公共地线阻抗会产生压降,而形成的干扰。如图1所示:
图1中示出了多个电路单元由一个电源供电的情况。A、B、C等表示不同的电路单位。为简单起见,假设电源E为恒压、无电阻,而地线oa,ab,bc各段的电阻和电感相应为Ra、Rb、Rc和La、Lb、Lc当电路单元工作时,电源对A、B、C各电路单元供出的电流相应为ia、ib、ic。此时,在地线oa,ab,bc各段产生的电压降相应为ea、eb、ec。因此有:
很明显,各个电路单元的工作通过公共地线阻抗的耦合会影响。一般情况下,电源供出的电流除直流分量外,尚有许多不同频率的交流分量,这些交流分量串在各个电路单元的供电回路里造成自相干扰和互相干扰。
(2)地环路干扰。由于两个电路分别在不同点接地,会形成地环路。闭合的地环路易受磁场及不同地位的影响而产生地环路电流,从而形成地环路干扰。如图2所示:
从图2中可知,电源的正极馈线与地线在A、B两电路单元间构成了一个环路a'abb',信号线与地线在A、B两电路单元间构成一个环路a"abb"。因此,当交变磁场穿过这些环路网孔时,会在环路中产生感应电势e:e=dΦ/dt=SdB/dt
式中:Φ——穿过环路面积的磁通量;
S——环路面积;
8——穿过环路的平均磁感应强度。
由于环路的存在,磁场在环路中产生的电势e会经电源的正极馈线(或经信号)对各电路单元进行干扰。
综合上述分析可知,地线上的任一段都不能被看成是等电位的。如果这一段地线的电阻为R,电感为L,渡过的电流为I,与电源的正极馈线(或经信号线)构成的环路面积为S,则在这段地线上必然存在一个干扰电势ea:ea=Ri+Ldi/dt+SdR/dt
2系统接地的抗干扰设计
经过对地线中的干扰分析可以看出,接地设计的目的就是:其一,在于消除各电路电流流经公共地线阻抗时所产生的共阻抗耦合干扰;其二,避免受磁场和地电位差的影响,即不使其形成地电流环路,从而避免地环路电流和其它电路产生磁耦合的干扰。
(1)减小地线阻抗。虽然增大地线的截面积可以减小阻抗R,但因集肤效应,地线中的高频电流是沿地线表面导渡过的,所以不仅要求地线截面积大,而且要求截面的周界长,才能使地线对直流和交流都有较小的电阻,在截面积相等的条件下,圆截面的周界最小,所以用圆截面积不变的条件下,长方形截面的带条做地线,在截面积不变的条件下,长方形两边的差越大,周界越长,因此扁平截面的带条做地线是比较理想的。另外从减少地线阻抗的角度出发,要求电源馈线的特性阻抗越小越好。
(2)用阻隔法减少环路干扰。两个不同点接地的电路单元(如控制系统的输入与输出单元等),若通过接口电路直接连接,就会形成地环路,如图3(a)所示。
为了抑制由地环路造成的各种不同等级的地环电流对逻辑系统的影响,通常采用光电耦合器对地环路进行阻隔。如图3(b)所示。
由于光电耦合器完全切断了两电路单元之间电的联系,避免了地环电流的形成,所以能很好的抑制地线中的干扰,并消除了对其它电路单元的不良影响。
(3)浮地与机壳接地的比较。浮地即系统各个部分全部与大地浮置起来,这种方法有一定的抗干扰能力,但要求装置与大地的绝缘电阻不能小于50MΩ,且一旦绝缘下降便会带来干扰;另外浮地容易产生静电,导致干扰。
而接地则是控制系统的机壳接地,其余部分浮空,并且浮空部分应设置必要的屏蔽。两者相比,机壳接地的抗干扰能力更强,且安全可靠。
(4)单点接地与多点接地选择。就一般而言,低频电路(1MHZ以下)应单点接地,而高频(10MHZ以上)电路则应采用多点就近接地的方式。这是因为在低频电路中,布线和元件间的电感影响较小,而接地电路形成的环路对干扰的影响却很大。因此,应尽量避免地环路的形成而采用单点接地。通常单点接地有串联单点接地和并联接地两种方法。如图4所示。
串联单点接地由于各个支路共享了地线压降,所以每个支路与地之间存在着不同的电位差。而且当各电路电平相差很大时,高电平电路将会产生很大的地电流,形成对低电平电路的严重干扰。因此,使用串联单点接地方式时,要把低电平电路放在距接地点的最近处。而并联单点接地时,各支路电流所产生的压降互不影响,不会形成干扰,但并联单点接地的实现比较复杂。
对于高频电路,由于地线上具有了电感,因而增加了地线阻抗,同时各地线之间又产生了电磁耦合。当频率甚高时,特别是当地线长度等于1/4波长的奇数时,地线阻抗就会变得很高,使地线变成了天线,向外辐射干扰信号。故此时应尽量降低地线阻抗,采用就近多点接地。
由于计算机控制系统的工作频率较低,对它起作用的干扰频率也大都在1MHZ以下,故易采用单点接地法。若频率在1～10MHz之间时,如用单点接地,其地线长度不得超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
(5)交流地与信号地不能共用
因为在一段电源地线的两点间会有数毫伏,甚至几伏电压,对低电平信号来说,这将是一个非常严重的干扰。另外,地电阻还可能将交流电力线引进的干扰传输到装置内部。因此,交流地信号地不能共用,以保证器件安全和电路工作的可靠性、稳定性。
(6)数字地和模拟地应分开
数字地通常有很大的噪声而且电平的跳跃会产生很大的电流尖峰,通过地线对模拟量造成共态干扰。因此,所有的模拟地应该与数字地分开走线,然后只有一点汇在一起。如图5所示。
摘要：在微机实时控制系统中，良好而正确的接地常常可以消除或至少可以降低各种形式的干扰，从而能保证控制设备可靠而稳定的工作。
关键词：控制系统,接地,干扰
参考文献
[1]刘家馍．500KV变电所计算机监控系统接地方式的探讨[J]．EPC，2000．
[2]吴继增．微型机实时控制系统中的抗干扰问题[J]．微型机与应用，2007．
[3]刘有信译．Miaden Kezunovic．变电所控制和保护的微机应用[J]．IEEE Computer Applicqtions in power，1998．
[4]杨雁．220KV无人值班变电所设计探讨[J]．浙江电力，2004．
论微机接口技术课程的教学改革 篇4
［关键词］微机接口技术课程 教学改革
［作者简介］孙莉(1959- )，女，山东平度人，贵州广播电视大学理工教学部计算机教研室主任，副教授，从事计算机教学和研究工作。（贵州 贵阳 550004）
［中图分类号］G642.3［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2007）26-0145-02
微机接口技术课程是在职成人教育的计算机应用专业的学生必须学习和掌握的专业课程。我们应该根据课程的特点和在职学生的特殊性，从教学内容、教学模式、教学方法等方面，探讨一种可行的课程教学模式，以培养学生的创新精神和实践能力。
一、微机接口技术课程的特点和学生的基本情况
微机接口技术是一门在理论指导下，偏重于实际应用的课程。课程内容与工程实际紧密联系，实用性较强。它要求学生在学好理论的前提下，还要训练一定的动手操作能力。课程各部分内容既相对独立又交叉联系，且多数有关本课程的参考教材不易自学，对初学者具有一定的难度。而成人教育的学生绝大部分是在职学习，时间紧、工作忙、居住分散是他们存在的共同问题。另外，部分学生过分依赖教师的讲授和辅导，自主学习能力不强。也有不少学生忽视理论与实践的结合，只重书本，轻视实验，造成理论与实践环节脱节。
二、微机接口技术课程的教学目标
微机接口技术课程的主要内容包括：微机接口技术概述、微型计算机的总线、中断控制、并行I/O接口、定时器/计数器、数/模及模/数转换、人机接口、串行I/O接口。学生在学习本课程之前应当具有《模拟电路》《数字电路》《微型计算机原理》以及《计算机操作系统》方面的预备知识。根据课程的特点和在职学生的实际情况，微机接口技术课程教学的目标包括以下几个方面：理解接口的概念，掌握课程介绍的各类接口芯片的基本结构和功能，能根据实际需要正确地选择接口芯片，对于给定较为简单的常用接口原理图及接口控制程序，能够读懂该接口电路的作用；掌握常用的简单接口电路的设计；通过查找资料能读懂较为复杂的接口原理图及编写相应的接口控制程序，能进行实验。这些课程教学目标的制定和实现，能科学地培养学生综合运用知识的能力，有利于学生在扎实、系统的基础知识和能力的支持下进行创新。
三、微机接口技术课程的教学方式
根据微机接口技术课程的目标和在职学生的特点，我们应采取以下几种有效的教学方式：
1.进行启发引导式教学。教师在组织教学时，要按照教学目标制作每章（节）的电子课件，将每章（节）的学习目标、知识点、重点和难点进行详细的分析和讲解。例如，在学习向量中断内容时，采用PPT电子文稿，图文并茂，生动直观地将中断的组织和中断处理过程进行详细讲解，启发学生思考向量中断中向量表的组织。然后提出为什么要采用向量中断的问题，让学生通过认真思考和分析进一步理解中断的组织和处理过程以及采用向量中断的方式来组织中断的好处。同时，结合具体的应用处理中断，理解其他非向量中断的组织和中断处理过程，从而激发学生进行探索研究的兴趣，提高学生的自主学习意识，增强学生学习的主动性、积极性。
2.进行互动式教学。互动式教学就是在教学过程中加入学生的因素而完成教学的方式。这样不仅能培养学生的参与意识、交流能力和思维能力，还能激发学生的学习兴趣，符合素质教育所提倡的“教为主导、学为主体”的教学思想，给学生以主动思考的空间，让学生主动发展。教师在尽量把现有内容讲具体、讲清楚、讲生动的前提下，可与学生大胆地讨论一些解决问题的创新性方法。例如，根据一个具体数据输入输出的实例，设定可编程并行接口的工作方式，启发学生提出各种工作方式，然后再分析各种工作方式的优、缺点，最后确定行之有效的工作方式。通过这样的师生交流和互动，能极大地活跃课堂气氛，使学生在上课时注意力能够保持相对集中，积极地参与到教学活动中来，较好地发挥他们的主观能动性，激发他们的创新意识，促使他们的知识、能力、态度等综合协调发展。
3.进行讨论式教学。主动是内在动力的外在表现，主动性是个体根据一定的目的，在主体意识的积极支配下探索的活动。所谓学习的主动性，是指学生在主体意识的支配下，有目的地、自愿地学习。培养学生学习的主动性，是以教师的科学指导作为前提条件的。在讨论式教学中，提倡学生主动参与、乐于探究、勤于思考，鼓励学生积极提出问题，并对学生提出的问题进行登记、汇总、归类，通过“问题讨论教学法”达到教与学的互动。由于教学媒体的不断丰富，在职成人学生普遍具有现代的学习媒体，因此讨论学习的形式不能仅仅局限于课堂集中讨论，可以通过网络（如BBS，QQ，E-mail等）和电话等形式进行远程讨论，教师对共同存在的问题可以通过组织课堂讨论、网上讨论，学习小组讨论进行解决。学生在自主学习的过程中遇到问题可以随时上网讨论，随时交流学习的经验体会。例如，在学习了各种典型的可编程接口芯片后，可通过不同形式的讨论，使学生在理解各种接口芯片的内部结构、外部引脚的功能的基础上对各种芯片的共同特点进行归纳、对比，最后得出结论，即可编程接口芯片通常包括控制逻辑、控制寄存器、与CPU连接数据、读写控制引脚、与外设连接的数据端口等主要组成部分。可见，以计算机网络等新技术为基本条件，充分利用计算机网络资源，采用不同形式和手段的讨论，能极大地调动学生的学习主动性和积极性，解决学习和工作的矛盾，符合在职成人学习的特点，使学生能在任何时间学习课程的任何章节并及时解决学习中遇到的问题。实践证明，讨论式教学能有效地培养学生的自学能力，受到在职成人学生的欢迎。
4.结合课程内容进行同步实验。培养学生的实际应用能力是微机接口技术课程教学的主要目标。学生在掌握基本的理论知识之后，接着就应该动手做实验，通过实验进一步加深对所学知识点的理解和运用。在实验中，要充分发挥学生的自主性，使学生通过不断地实践，自己发现问题、分析问题和解决问题。根据问题的实际需要设计实验，采用教师出题和学生自己选题相结合的方式，以发挥学生的创新意识和想象力。例如，学习了可编程并行接口芯片内容后，要求学生进行利用并行I/O口识别拨动开关，可先采用基本工作方式实现数据的输入输出（拨动开关输入数据和发光二极管显示输出数据），然后在教师的引导下，提出修改控制程序，改变有关控制信号线的连接，采用选通、中断等工作方式观察数据的输入输出，并模拟应用的情况，利用实验设备产生相应的输入输出控制信号等。通过实验进一步掌握并行I/O接口的结构功能，能灵活地编程使用该接口芯片，并能举一反三，用相应的方法学习其他的可编程接口芯片。在搞好基础实验的前提下，要求有条件的学生结合单位的实际进行应用设计，部分学生设计出如波形发生器、通用汽车电气开关压降测试仪等仪器。在设计过程中，教师应针对不同的设计方案和不同问题进行一些关键性的指导，形成一个以学生自己动手为主、教师引导与点评相结合的启发式教学模式。遇到问题时要更多地鼓励学生自己想办法解决，教师只提供解决问题的思路和方法。这样能激发学生的学习兴趣和创新意识，提高学生的动手能力、独立解决问题的能力和学习新知识的能力。
实践证明，以上论述的启发、提问、讨论、实验的教学方式在微机接口技术课程教学中是可行的。它以培养学生自主学习能力为宗旨，以实现课程教学大纲为目标，教师认真组织教学，利用丰富的教学媒体，开展课堂讨论、网上讨论、小组讨论等教学活动，注重实际操作，提高学生的应用能力。同时，它能够引导学生用不同的方法从不同角度去探讨问题，培养和提高学生分析问题、解决问题的能力。另外，承担微机接口技术课程教学的教师应该注意自身知识的不断更新和提高，这样才能很好地把握教学目标、领会教学内容，并能根据学生的特点和专业内容不断地探索更好的教学模式，从而培养学生的创新精神和实践能力，使学生在工作中有较强的适应力和竞争力。
［参考文献］
［1］孙琦.微机接口技术［M］.北京：中央广播电视大学出版社，2001.
［2］陆鑫，等.微机原理与接口技术［M］.北京：机械工业出版社，2005.
微机控制技术 篇5
国内的10 kV或35 kV电力系统多采用中性点不直接接地, 当发生单相接地故障时, 允许继续运行数小时。但此时非故障相电压要升高, 在单相弧光接地情况下, 非故障相的过电压水平可达正常运行相电压峰值的3～3.5倍。如此高的过电压如果连续数小时作用于电网, 势必损坏电气设备的绝缘, 电气设备的绝缘经过几次积累性损伤, 就会形成薄弱点, 进而产生对地绝缘击穿并导致相间短路的事故。
目前国内采用中性点经消弧线圈接地, 此系统暴露出以下弱点:①为适应不断增长的电容电流, 需要不断增加消弧线圈数量以增加其补偿容量, 很不经济;②运行中有许多线路的切合操作, 消弧线圈往往不能及时随之调节。因此, 我国一些城市已逐步将中性点经消弧线圈接地改为经小电阻接地的方式[1,2,3], 但这种系统发生单相接地时, 不能分辨出金属性接地或弧光接地, 扩大了故障点的电流烧炽。
本研究研制消弧及过电压保护装置, 通过采用将弧光接地相直接接地的方法快速熄灭接地弧光, 可限制因非直接接地而产生的各类过电压以及运行中产生的操作过电压、大气过电压等。为实现消弧及过电压保护装置的智能控制, 可将微机控制技术应用于消弧及过电压保护装置上, 使之完成现场使用所要求的各项电气功能, 实施就地或远方合闸、分闸操作并遥信输出。
1消弧及过电压保护装置的原理及功能
当系统有过电压出现时, 组合式过电压保护器将系统过电压限制在电气设备绝缘允许的范围内;当系统发生单相接地时, 微机控制器对电压互感器提供的三相电压和开口三角电压等信号进行计算处理, 判断接地性质和接地相别, 并进行如下处理:
(1) 如果发生的故障是间歇性弧光接地, 微机综合控制器在判定接地的相别后, 令故障相的高压真空接触器闭合, 使系统由不稳定的弧光接地快速转变成稳定的金属性直接接地, 故障相电压降为零, 电弧消失。数秒后, 再令接地的高压真空接触器断开, 若故障消失, 说明这一弧光接地故障是因过电压冲击引起的瞬时性接地故障, 系统恢复正常运行。如果接触器断开后, 系统再次在原故障相出现不稳定的弧光接地, 装置认定此故障为永久性的接地故障, 于是再次闭合故障相的高压真空接触器, 等待值班人员或微机选线处理。
(2) 如果发生的故障是金属性的直接接地故障, 则发出报警信号, 等待值班人员或微机选线处理。
(3) 如果发生的故障是PT断线故障, 则装置只发出报警信号, 等待值班人员处理。
2消弧及过电压保护装置的微机控制
2.1控制器的电路组成
控制器的电路主要由CPU主控模块、信号采集处理模块、人机交互模块、通信模块、时钟模块、数字量输入/输出模块、看门狗及外部数据存储模块等组成, 系统结构图如图1所示。
2.1.1CPU主控模块
CPU模块是整个微机控制单元的核心, 本系统选用INTEL公司的16位单片机80C196为主控制器, 其具有非法指令中断的功能, 增强了自身的抗干扰能力[4,5]。该主控模块主要完成数据的采集、计算, 并分析判断有无过电压产生。如果有, 还需判断故障类型及故障相别, 输出相应的指令, 记录故障类型和故障时间, 并通过LCD显示模块提示工作人员排除故障。
2.1.2 信号采集处理模块
信号采集处理模块由前置通道、通道切换电路、电平位移及A/D转换组成, 如图2所示。
(1) 前置电路主要功能是使输入的阻抗变大, 提高带负载的能力, 同时也起到隔离的作用。
(2) 通道切换电路中合并通道使用, 保证了信号的稳定、可靠。在电力系统中, 由于被监测的波形复杂, 对装置的稳定性要求很高。本电路使输入、输出隔离, 提高了电路的抗干扰能力。
(3) 电平位移电路包括两个部分:一部分为加法器, 另一部分为A/D转换提供基准电源, 作用是把双极性信号变成单极性信号供单片机进行A/D转换, 如图3所示。
2.1.3 人机交互模块
人机交互模块主要由LCD显示和键盘组成, LCD主要显示电压互感器原边和副边之比、副边三相电压、开口三角电压、总波形畸变率、系统时钟、故障类型及故障记录数。键盘主要用于故障报警及延时时间的设置、通讯地址的设置、系统时钟设定以及历史故障查询。
2.1.4 通信模块
本控制器采用RS-485通信方式。RS-485通讯采用差分方式传输, 可靠性高、传输距离远, 在电力系统中得到了广泛的应用[6]。采用RS-485通讯方式与上位机进行通讯, 实现遥测、遥调、遥控、遥信等功能。RS-485接口在总线上允许连接多达128个收发器, 用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
2.1.5 时钟模块
时钟模块电路所采用的DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的芯片, 主要特点是采用串行数据传输, 可为掉电保护电源提供可编程的充电功能, 采用普通32.768 kHz晶振, 是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路, 可以对年、月、日、时、分、秒进行计时, 具有闰年补偿功能。本系统可以定时记录128次故障状况, 并可以随时调阅查询。
2.2控制器的软件设计
控制器实时采集各电压量, 采用RMS算法进行计算、判断是否有故障发生, 并作出相应的处理。此方法不受波形畸变的影响, 同时为保证采样精度、防止混迭效应的发生, 采取配合同步采样[7,8]的方法来进行解决。
控制器的主程序流程图, 如图4所示。
3试验
消弧及过电压保护装置微机控制器完成设计研制后, 应进行功能试验及电磁兼容 (EMC) 试验。在进行功能试验时, 应与消弧及过电压保护装置联调, 微机控制器应具有第1节要求的所有功能。控制器的工作环境较恶劣和复杂, 其电气抗干扰性能对保证电网的安全性及供电的可靠性起着重要的作用, 因此必须进行电磁兼容试验来验证控制器的可靠性。
电磁兼容试验项目如表1所示, 该试验主要是验证控制器能否承受表1所列的4种干扰信号, 在技术要求限值内功能正常。在线路中注入冲击电压时不会发生损坏, 在电快速瞬变短脉冲或振荡波抗干扰试验中, 在技术要求限值内功能正常。
4结束语
针对中性点不接地系统中弧光接地的危害, 研究了一种新型的代替中性点经消弧线圈接地和小电阻接地的装置, 用于消除单相弧光接地以及对各类过电压进行限制。试验表明, 所研制的消弧及过电压保护装置微机控制器完全满足技术要求, 功能完备, 抗干扰能力强 (均通过Ⅲ级) 。应用该微机控制技术的消弧及过电压保护装置已在水泥、钢铁及电站现场投入使用, 收效理想, 具有实用推广价值。
摘要：针对中性点不接地系统中弧光接地的危害, 研究了一种新型的代替中性点经消弧线圈接地和小电阻接地的装置, 用于消除单相弧光接地以及对各类过电压进行限制。为实现消弧及过电压保护装置的智能控制, 选用了具有丰富功能模块的80C196微处理器, 完成了该装置微机控制器的硬件电路及主控软件的设计, 软件采用了RMS算法对实时采集的系统电压进行处理并判断故障, 通过RS-485系统总线实现数据交换和远程控制。试验结果表明, 该微机控制系统功能完备, 采用该微机控制技术的消弧及过电压保护装置具有实用推广价值。
关键词：消弧,过电压,弧光接地,微机控制
参考文献
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微机控制技术 篇6
抗干扰措施主要是硬件抗干扰措施。指在硬件设计过程中, 系统不受外来信号干扰所采取的措施, 如“看门狗”电路, 不同信号地之间的广电隔离式信号传递技术、模拟“地”和数字“地”的分开处理技术, 干扰信号的硬件滤波技术、平衡信号传递技术, 控制机执行电路的物理隔离技术等。
1“看门狗”防死机技术
该技术广泛应用于工业控制领域内, 广播发射设备的微机控制系统也不例外。图1是系统原理的简易方框图。
“看门狗”电路说白了就是一个定时器电路, 一般有一个信号输入端 (用于“喂狗”信号的输入) 和一个信号输出 (用于复位信号的输出)
系统在正常工作时, 在一定的时间间隔之内向“看门狗”电路输出一个喂狗信号, “看门狗”电路“吃饱”后, 不输出系统复位信号;如果出现系统死机等现象, 系统停止向“看门狗”电路输出“喂狗”信号时, 由于看门狗电路得不到“喂食”, 向系统输出一个复位信号, 使系统复位, 恢复其正常工作。
2不同信号地之间的光电隔离式信号传输
由于系统设计要求, 在系统中经常遇到不同的电源地之间的信号传输, 为了避免不同信号地之间信号传输造成的干扰及元器件损坏, 必须用光电隔离器, 对不同地之间的信号进行物理隔离。
图2是一个数控无触点音频开关, 单片机输出的高电平时3、5 V, 它经过1 K电阻点亮光电耦合器的发光二极管, 使光电耦合器的光敏三极管饱和导通 (电压降为0.3 V) 左右;此时, 模拟切换开关4066CTRL端得到的电压接近于-8.7V, 断开音频输出, 单片机输出低电平时0 V是, 光电耦合器的发光二极管截止, 停止发光, 使光电耦合器的光敏三极管截止断开 (电压降为9 V) ;此时, 模拟切换开关4066CTRL端得到的电压接近于9 V, 接通音频输出 (音频幅度±9V之间) , 这样我们达到了不同地之间传递信号的目的, 又解决了触点式开关造成的干扰和数字“地”和模拟地分开的问题, 还防止了不同“地”之间串扰难题。
3 信号的平衡方式传输:
3.1 数字信号的平衡传输。
在发射机分布式控制系统中, 采集模块和工控机之间经常采用串行通讯方式进行通讯, 因采集模块和工控机之间的距离较远, 为了通讯不受电磁环境干扰, 采集模块和工控机之间采用平衡传输模式, 也就是RS-485传输模式, 因为此种传输模式中, 采用每一路信号对“地”平衡方式 (一正、一负) 3根线传输, 在传输过程中受到的干扰相互抵消, 接收端不产生干扰。
3.2 模拟信号的平衡传输
在实际控制过程中, 音频信号源和发射机的距离比较远, 音频信号非平衡方式传输的话, 在传输的过程中受到电磁波环境的影响, 产生很大的干扰, 影响播出质量。因此, 模拟信号也在传输过程中采用每一路信号对“地”平衡方式 (一正、一负) 3根线传输, 在传输过程中受到的干扰相互抵消, 接收端不产生干扰。
4 干扰信号的硬件滤波
在计算机控制系统中, 对频谱特性固定的电磁波干扰, 均采用特定频率硬件滤波的方式。这样做的优点是电路简单、效率高, 对干扰信号进行彻底的消除。
广播发射设备计算机控制系统的能否正常稳定运行取决于抗干扰措施的质量, 因此必须多方面考虑, 全方位做好系统的抗干扰措施。
摘要：广播发射设备计算机控制系统, 能否正常稳定运行取决于抗干扰的实施情况, 而广播发射设备在发射过程中自身就会产生较大的电磁波干扰信号, 因此必须多方面考虑, 全方位做好系统的抗干扰。
微机控制技术 篇7
在现代科学技术日新月异、现代职教课程推陈出新的今天,高职院校的教学理念和教学方式正在逐步转变,各门课程的项目化改革也正在逐步推进。根据微机控制技术课程的特点,把教师从事的科研项目转化为教学项目,把科研项目涉及的先进技术、科研人员解决工程问题的创新精神以及科研人员严谨的工程素质融入到项目教学课堂基本理论、基本技能教学环节中,可以激发学生对理论知识的学习兴趣,强化学生的实践能力,培养学生具备良好的创新意识和工程素质。
2微机控制技术课程的特点
2.1技术综合性强,技术解决方案多样,技术发展迅速
微机控制技术课程是各学科相互融合的典型新兴课程,涉及广泛的技术种类,结合了单片机技术、可编程控制技术、 工控机技术、传感检测技术、伺服驱动技术、自动控制技术理论等多门学科相互交叉、融合而形成的一门综合性技术学科。 在微机控制系统设计中,同一控制功能可以采用单片机、可编程控制器、工控机等多种技术来实现,所形成产品的性能、质量及成本费用差别很大。由于微机控制系统技术解决方案具有多样性特征,这就要求设计者根据企业的需求,选择最高性价比的技术种类。由于微机控制技术受技术更新和知识变化的影响也比较大,教师在教学过程中应该注意培养学生的自主学习能力和工程师素质,培养计算机控制技术专业学生具备一定的创新能力。
2.2课程知识面广,课程内容多,强调系统应用知识
微机控制技术涉及多门课程的知识, 因此,该课程具有知识面广,内容多的特点。在计算机控制技术专业的课程体系中,其先修课程为单片机、可编程控制器、 传感器等课程,通过先修课程的学习,学生具备了一定的基础知识。但是,在教学过程中学生却常常面对教学项目,提不出合理的解决方案,面对应用型项目更是束手无策。因此教师应该注重微机控制项目的系统性,帮助学生学会系统的应用知识。所以教师在教学中帮助学生巩固已有知识的同时,还要以项目实施帮助学生将各单元知识串联起来,通过项目实施,培养学生系统思考实际问题、解决实际问题的能力。
2.3操作技能要求较高,系统实践性强
高职微机控制技术课程涉及多种技术门类,每种技术技能和知识内容的掌握都需要反复的操作、体会、实践。教师要加强理论知识和实际情况的联系,重点培养学生的实际动手能力、发现问题和解决问题能力、自主学习能力。这就需要在微机控制技术课程实施中结合典型的工程应用实例、具体的产品实例,将各种知识、技能进行系统化并加以应用实践,促进各个知识点和技能的熟练掌握,培养学生逐步适应计算机控制技术工作岗位的要求。
3科研项目转化为教学项目需遵循的原则
教学项目和科研项目在实施过程中具有相似性和相容性,但是二者有所区别,教学项目主要目的是服务教学,是通过项目培养学生掌握知识、培养技能,在实施过程中是教师主导,学生主体;科研项目的目的在于创造新事物或者改造旧事物,是服务应用,是通过项目解决实际需要,科研人员是主体。科研人员的经验比学生丰富、解决问题的能力比学生强。 科研项目和教学项目二者既有联系,又有区别,不是所有的科研项目都适合转化为教学项目。因此在选择科研项目并转化为教学项目时应该注意掌握以下原则:
3.1项目选择、分配科学性原则
将科研项目引入教学过程的目的是为了配合课程教学,这就决定了项目选择要讲究科学性。项目所需理论知识要能够覆盖课程教学内容,不能偏离课程内容太远,以至于失去了项目的教学作用。项目选择要突出项目的实践性、综合性和发展性。项目难度要适中,项目太过简单,能力强的学生没有兴趣;项目难度太大,超出课程教学要求,超出多数学生的能力水平,会影响学生掌握知识和技能的信心和积极性,导致项目无法顺利完成。因此,指导教师先要认真研究课程的课程标准或教学大纲,精心选择合适的科研项目。尽可能了解学生的能力水平,知人善任,合理分配项目,对能力强的学生可以加大难度,对能力弱的可以适当降低难度。
3.2项目实施学生自主性、教师主导性原则
在项目实施的过程中注意强调学生的自主性、教师主导性。学生要根据教师提供的资料,组队完成项目的需求分析、 方案设计、硬件设计、软件设计、系统调试、报告撰写等过程;教师要注重考察学生在项目活动中的态度和能力,测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及报告质量,能够根据各自的方法给出阶段性评价。
4科研项目引入微机控制技术课程教学的实践
根据微机控制技术课程的特点,我们在课程教学中引入了微机控制系统产品开发项目实例并适当进行简化和分解,以科研项目促进专业课程理论知识的学习。
4.1科学选择项目
由于微机控制技术涉及单片机、PLC和工控机等内容,因此根据不同的内容进行项目的选择。在单片机部分的教学,内容包括单片机的系统组成、程序设计、接口设计、常用执行器等。根据对课程内容的分析,我们选择了“汽车水箱温度单片机控制”项目;在PLC部分的教学,我们选择了漆包线下线机PLC控制系统项目; 在工控机部分,我们选择了汽车热试监控改造项目。这3个项目难度适中,采用的控制器和书本一致,涉及工程项目主流应用技术,容易引起学生的学习兴趣。
4.2项目在课程教学中的引入和展开
在教学过程中引入项目是为了以项目促进知识的学习,教师必须发挥主导作用,对项目的具体要求进行调整和增删, 避免项目内容过多过难。
在具体的实施过程中,可以按照工程项目的实施过程,由教师首先对项目进行分析,让学生明白项目的背景和控制要求,然后对项目中要用到的新知识进行讲解、关键技能进行示范。以漆包线下线机控制项目为例,硬件部分包括PLC选型知识、低压电气设计等知识,软件部分涉及PLC编程技术;驱动部分涉及电机和气缸、 电磁阀选型和控制;电气控制柜设计制作项目包括电气控制柜的设计、装接等技术;完成本系统还需要应用微机控制系统开发技术。在具体教学过程中,对于教师重点讲解学生未曾学过的知识,如驱动电机和气缸等、系统开发知识;演示PLC选型、电路设计和程序设计等技能。
教师完成项目分析、背景知识讲解和关键技能演示后,将项目分解为若干个子项目。以漆包线下线机为例,分为可编程控制器硬件设计、可编程控制器程序设计、电机和气动控制、电气控制柜设计制作4个子项目。根据学生的能力和兴趣将学生分为4个小组,电机和气动控制工作量较小,分配学生人数较少;而电气控制柜设计、电路装接、系统调试工作量比较大,需要分配的学生人数较多;系统硬件设计、软件设计都有一定难度,需要能力较强的学生担当重任,人数不一定多。教师制定项目进度计划甘特图,要求学生按照进度计划推进,每个项目指定组长协调各个小组的工作进程、技术沟通。教师检查各小组的工作进展情况、解决学生疑问、提供技术咨询、对学生的工作过程进行跟踪考核。
4.3指导撰写项目报告
撰写项目报告不仅是为了完成项目总结,实现教学目标,更要强调通过撰写报告让学生体会微机控制系统开发的系统思想,帮助学生建立微机控制系统的概念。撰写报告也有助于提升学生的工程素质,促进学生就业。在具体操作过程中教师要给出项目报告的大纲,要求学生按照大纲要求撰写电子版,教师检查电子版并让学生修订后才能打印提交。
5结语
微机控制技术 篇8
本课程改革围绕微机控制技术课程对于自动化专业应用型人才培养的意义, 探索一套以增强学生综合专业实践技能, 培养应用型人才为导向的微机控制技术课程教学改革方案, 并进行教学实践。
一、从提高学生专业知识的综合运用能力方面进行改革
鉴于微机控制技术课程涉及到多门专业基础课的特点, 既涉及到硬件电路的设计, 又涉及到软件算法, 学生通过该课程改革可以将专业知识进行综合运用, 对专业的整体认识起到升华作用。
1.综合运用专业知识。输入输出接口通道的章节涉及到电子技术基础和单片机等课程, 以往单纯的学习电子技术基础和单片机等课程时, 学生往往忽略了对于这些知识的实际应用, 在本课程中, 需要对这些知识进行综合运用, 增加了学生学习的兴趣。
2.保持本课程与其他专业课的独立性。在引入其他专业课的同时, 需要把握好本课程的独立性, 拿捏好本课程的宽度和深度, 使得课堂内既不花大量时间回顾其他专业课的内容, 又不能使学生因为直接运用其他专业课的知识而感到吃力。
二、从促进学生参加课外科技创新活动角度出发进行改革
在校期间参与课外科技创新活动对于工科学生而言有非常重要的意义, 如参加电子设计竞赛等学科比赛、申请创新基金项目等。学生对课外科技创新活动的积极性需要正确引导, 学习热情是一方面, 而另一方面是学生本身具有的专业技能, 专业技能好的学生往往更有热情与能力去参与课外科技创新活动。在微机控制技术课程改革中, 应注重引导学生将课内知识与课外科技创新活动相结合。
1.在课堂中穿插电子设计竞赛或者创新项目的案例。比如电子设计竞赛中的控制类题目中, 归根究底是关于自动控制系统的设计与实现, 而微机控制技术真是着重于学生对于计算机控制的自动控制系统的整体概念, 培养学生的软件、硬件相结合的系统设计能力。电赛类题目中的硬件设计基本遵循课程中输入输出通道设计规律, 软件算法也有很多出自微机控制技术课程, 因此学生在入手题目时候, 能有规范的设计思路作为指导, 相应的章节穿插电子设计竞赛或者学生创新项目的案例, 使学生更加有兴趣于课上内容。
2.教学生读懂芯片手册。课堂中讲解设计实例时需要用到多款芯片。对于芯片的资料, ppt中会直接以中文的形式给出。但是授之以鱼, 不如授之以渔, 所以还需结合英文芯片手册, 教学生会从芯片手册中找常用的参数。
三、对于大多数学生的毕业设计具有指导意义的改革
传统的教学中使得理论知识容易和实际应用脱节, 学生在毕业设计中遇到自己学习过的知识, 也不能加以运用, 因此注重本课程在毕业设计中的重要作用, 并加以改革。
毕业设计中大部分关于自动控制系统中控制器的算法设计都是采用PID算法, PID算法作为经典的控制算法, 在诸如炉温控制, 水温控制, 电机调速及其他PWM控制中得到广泛应用。但是据往届毕设经验, 大多数同学在做Matlab仿真时可以通过仿真体会到PID算法对系统的控制作用, 但是涉及到编程, 就很难会用PID算法。做实际作品设计时必须要软件编程而不是停留在仿真阶段, 因此在课程设计中, 根据实验室现有的试验箱, 设置恒温控制系统控制器的调节、PID算法及改进的PID算法等题目, 通过C语言软件编程, 实现课程设计目标, 从而为学生能完成优秀的毕业设计作品打下坚实的基础, 提高毕业设计作品的质量。
四、以增强学生的就业竞争力为目标的改革
工业控制是计算机的一个重要应用领域[3], 企业对具备较强的微机控制技术应用能力的专门人才需求很大, 现代工业控制系及智能化仪表的研发和使用, 都需要具备微机控制技术知识。
目前微机控制技术的教学中, 所用的芯片比较经典, 但是也很陈旧。目前电子技术的发展, 电子元器件和电子模块的功能更加强大、细化, 使电路设计更加简便。比如介绍模拟量输入通道时, 传统的教学内容中A/D转换环节会介绍ADC0809和ADC0812芯片, 使得学生认为只要设计模拟量输入通道就要选择A/D转换芯片。但是目前有的控制器中 (比如MSP430F169单片机) 具有A/D转换功能, 所以设计模拟量输入通道时, 就可以省略A/D转换芯片的选择;目前还有专门的已经设计好的模拟量输入通道模块, 做设计时可以直接选取模块, 从而省略模块中各个部分的设计任务, 将此类内容进行扩展, 可以开阔学生的视野, 扩宽学生的设计思路。
五、结语
从培养应用型人才角度出发对微机控制技术课程进行改革, 增强了学生的专业技能, 同时也促使教师提高科研水平, 适应学校提倡的应用型人才培养的目的。
参考文献
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[2]卢自宝, 董国青.《计算机控制技术》课程实验教学探讨[J].教育教学论坛, 2015, 06:281-282.
微机控制技术 篇9
【关键词】SystemC 建模 仿真
【基金项目】省科学技术基金（黔科合J字LKS[2010]11号 基于SystemC的微机接口技术仿真平台的构建。）
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0244-01
微型计算机接口技术是电子信息、计算机等相关专业必修的一门专业课。该课程主要介绍计算机与外设之间进行数据交换时所需要解决的各类问题。课程主要的内容是介绍某一具体问题，以及所采用的技术，实现这一技术的接口芯片。重点是对于每一类芯片的功能、结构以及编程三个方面。课程的实用性较强，主要培养学生在对各种芯片的内部结构及工作原理理解的基础上学会运用接口芯片解决实际的问题的能力。本文介绍了在微机接口技术教学过程中引入SystemC作为辅助工具，以使学生通过对芯片建模的方式加深对芯片理解的方法。
一、 微机接口教学内容的特点
微机接口技术这门课程的教学主要是理论加实验。理论环节主要是介绍数据传输中需要解决的问题。在介绍各种技术的理论知识后，重点则是实现该技术的具体芯片，包括芯片的功能、内部结构、工作原理及使用等。课程的实用性很强，而实验环节一般是购买某个厂家的实验箱，且实验箱都有配套的实验书，书的内容包含了接口芯片的内部寄存器结构说明，实验连线图，程序等。实验过程一般是按照书中的实验图在实验箱上连线，在计算机或实验箱上输入程序，编译运行。看实验结果。一般来说，如果实验箱设备状态良好，实验程序及连线无误则实验结果很快就会出现。在这一过程中，大部分学生没有经过思考，未能很好地理解实验内容。此外，因为设备、场地等客观条件，很难让每一位学生一台实验箱独立做实验，实验课时有限。结果只能是学生对所学的内容知之甚少，随着所学内容的不断深入，因前面内容不理解，感觉课程难度越来越大，从而失去信心和兴趣。[1][2][3]
为了加深对课程内容的理解，在进行实验前必须对实验的内容加以预习，这其中对芯片各部分内容的回顾是必不可少的，但仅靠布置作业，回答几道题的方式来进行预习，效果并不理想。为此，本文提出了一种利用SystemC编程以对某类芯片进行建模的方式以达到让学生对芯片有一个完整的认识的过程，以提高实验质量。
二、SystemC的建模功能
SystemC是由OSCI（Open SystemC initiative）组织制定和维护的一种基于C++的建模平台，它完全是用C++语言编写的。它可以实现各种抽象级别上的硬件建模和仿真。通过文献2的实例可以看出，对一个电路进行功能建模的元素包括：模块（Module）、端口（Port）、信号（signal）、进程（Process）、仿真的启动和停止等。其中模块的作用相当于C/C++中的结构体或者是类，作用是将内部的数据与外部其他部分分离，但提供一定的外部接口。模块是用SC_MODULE关键字表示的。端口的作用是用于数据在不同模块之间传输，有方向性。端口必须指定可以传输的数据类型。例如SC_in
1.模块的描述SC_MODULE（模块名）{包括端口、进程等的定义}。
2.端口SC_IN（OUT、INOUT）<数据类型>端口名。
3.信号SC_SIGNAL<数据类型>信号名。
4.进程 SC_METHOD（进程名）；sensitive<<端口或其他能激发事件的对象。
5.仿真实现在主函数中完成几个步骤：定义的模块实例化，实例化的模块连接，调用sc_start启动仿真，查看运行结果[5]。
对于描述一个电路或是集成芯片，从内部结构到功能实现到仿真，有了这几部分已经足够。
三、利用SystemC对微机接口芯片建模
下面以8255A并口的建模为例：
1.对8255A的引脚建模
Sc_inout
Sc_in
2.内部寄存器
Bool Creg[8]，Areg[8]，Breg[8]，CReg[8]；
定义控存、数据寄存器等。
3.功能的描述
8255的主要作用就是完成数据从端口A、B或C上接收数据并存入内部寄存器中。8255有三种工作方式，为此可以实现两个数据输入输出进程，一个实现基本输入输出，另一个则实现选通式的输入输出。
SC_METHOD（Basic_INOUT）；
Sensitive<
Sensitive<
表示当PA、PB或PC上有变化时，该进程被调用，进程内部代码中包括了按照控存的内容进行相应操作的功能。
SC_METHOD（Select_INOUT）
Sensitive<
进程内部需要对选通信号进行识别以区分是A口还是B口数据。
内部功能的实现，几乎就是一个完全C/C++程序设计的问题。
4.测试平台的建立与仿真
在主函数中，生成8255的实例模块，并定义相应的信号，进行连接。启动仿真函数sc_start。查看结果。为了能够调用8255的进程，需另编写一个产生各种信号的模块。
通过上面的对几个部分的描述，可以使得学生在预习过程中，将原本枯燥的内容转为一次次的编程练习，在一定程度上提高了学生的学习兴趣，且经过每一步的编程描述加深学生对芯片的理解和熟悉。
四、结束语
本文提出了一种利用SystemC编程的方式从简单引脚、内部寄存器到复杂的功能描述对接口芯片建模。可以看出对芯片建模并不需要很复杂的知识，只是在原有的C/C++的基础上增加少量的SystemC建模知识，对于较难的部分，可以给予一定的指导。透过这种方式可以使得学生较为完整地认识和理解所学的芯片，为后续的实验环节以及应用打下坚固的基础。
参考文献：
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[5]朱小虎、曹阳等.基于SystemC的周期精确事物级AMBA总线建模[J].武汉大学学报（理学版）.2005（5）：629.
作者简介：
曹晓龙（1976-），男，汉族，讲师，硕士，研究方向：SoC系统级设计、计算机软件。
同步发电机微机励磁控制分析 篇10
1 同步发电机微机恒功率因数、恒无功励磁控制工作原理分析
以单机无穷大为系统在同步发电机微机励磁设定为快速晶闸管励磁工作模式的前提下, 达成微机励磁控制目标的方程关系基本如下式 (1) ～式 (2) 所示:
(1) 发电机设备转子运行角角度数值=角速度数值-稳态角速度数值;
(2) 角速度数值=稳态角速度数值/机械转子惯量数值·[发电机设备机械功率数值-阻尼系数/稳态角速度数值 (角速度数值-稳态角速度数值) -发电机设备电磁有功功率数值]。
通过分析上述方程关系, 相对于暂态电势数值而言, 其受到了包括发电机设备同步电抗数值、瞬变电抗数值、微机励磁控制电压输出数值、发电机设备在定子开路状态下励磁绕组时间常数数值等多项因数的共同作用与影响, 在单机无穷大系统中共同实现对同步发电机整体的微机励磁控制。
2 同步发电机微机励磁控制方式分析
恒功率因数控制可以说是当前技术条件下, 最简单有效的能量最优控制方式。在将其作用于同步发电机微机励磁控制的过程当中, 以同步发电机设备在输电状态下所表现出的功率因素偏差情况来实现对电容量投切大小的评估与决定, 最为突出的一点特点在于:励磁控制状态下的补偿量与有功功率指标呈现出正比例相关关系, 使得励磁控制中的最大补偿量有着明确的限制。然而相对于恒无功励磁控制而言, 其实现对同步发电机励磁控制的关键在于:针对测量点位置所表现出的电压偏离值大小进行评估, 按照此种方式来确定与之相对应的补偿电容量数值大小。从这一角度上来说, 在恒无功补偿方式作用之下, 电容量指标与同步发电机输电状态下的有功功率指标并不呈现出正比例相关关系。这使得, 在应用恒无功控制方式的作用之下, 在电能较大的情况下, 电压高补偿量反而会得到一定程度上的降低, 从而达到微机励磁控制的重要目的。
3 微机励磁控制在同步发电机中的重要意义分析
首先, 同步发电机微机励磁控制系统可实现对电压水平的合理控制。过高或者过低的电压数值都会对整个同步发电机的正常运行产生不利的影响。一方面, 在实际电压水平低于额定电压水平的情况下, 可能引发定子绕组的温度升高, 不利于发电机运行的可靠性与安全性;另一方面, 在实际电压水平高于额定电压水平的情况下, 可能导致转子绕组以及定子铁芯呈现出瞬时性的温度升高问题, 由此势必会对定子绕组的绝缘性能产生不利影响。而通过引入微机励磁控制系统的方式, 可借助于改变电流的方式, 达到改变发电机设备感应电势数值的目的, 进而合理调整同步发电机所输出的无功电流数值, 将相应的电压数值维持在既定的安全范围之内;
其次, 同步发电机微机励磁控制系统可实现对无功功率分配的合理控制。在同步发电机微机励磁控制系统的运行过程当中, 配备有形成发电机外特性的运行环节, 即调差环节。通过对调差环节的合理应用, 能够实现对发电机设备外部性能的有效改善, 从而确保在并联或者是在串联状态下, 同步发电机组外特性的一致性, 确保发电机组相互间无功负荷分配的合理性与稳定性;
最后, 同步发电机可通过强行励磁的方式, 达到改善整个电力系统运行条件的重要目的。一方面, 电力系统终端用户对于异步电动机的使用需求是极大的, 一旦出现故障, 在重新自启动状态下需要吸收电网系统中大量的无功功率, 由此可能导致电网运行安全性受到影响。为此, 通过引入微机励磁控制系统, 并适当调整励磁电流的方式, 可提高发电机所输出无功功率, 补偿缺少功率, 在满足电动机自启动条件的基础之上, 确保电网系统运行的安全性与稳定性;另一方面, 对于同步发电机而言, 在低负荷运行状态下, 其工作电流参数较小。在此状态下, 一旦出现短路事故, 则势必会导致继电器保护装置无法正常执行跳闸动作而引发事故。然而, 通过对微机励磁控制系统的引入, 在发生短路故障情况下, 该控制系统能够针对同步发电机所输出的电流大小进行合理调整, 保障继电保护装置能在短路故障下正常跳闸, 提高继电保护工作的可靠性与准确性。
4 结论
通过本文以上分析应认识到:同步发电机微机励磁控制系统的运行质量在很大程度上直接关系到整个电力系统运行的稳定性与可靠性。保障励磁控制的有效性也正是保障电力系统运行稳定性的关键所在, 值得引起广泛关注与重视。总之, 本文针对有关同步发电机微机励磁控制所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明, 希望能通过本文相关研究工作的开展, 为同步发电机微机励磁控制的有效性与稳定性提供良好的支持与保障。
摘要：众所周知, 同步发电机微机励磁控制系统的运行质量很大程度上关系到整个电力系统运行的稳定性与可靠性。具体到励磁系统运行而言, 其最主要的工作任务在于:确保发电机以及其他各个控制点所对应的电压数值能够始终处于稳定且可控状态下, 保障电力系统运行的稳定性与安全性。本文依据该情况, 以同步发电机微机励磁控制为研究对象, 首先针对同步发电机微机恒功率因数及恒无功励磁控制方式的基本规律作简要分析, 进而详细研究了当前技术条件下, 微机励磁控制具体实施方式, 并据此论证了其在保障同步发电机稳定可靠运行中所发挥的重要作用与意义。
关键词：同步发电机,微机励磁控制,恒功率因数,恒无功
参考文献
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